振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)施工參數(shù)與控制方法研究

陳超

摘 要：在振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)施工中，振幅、頻率、靜質(zhì)量、靜線荷載、碾壓速度等技術(shù)參數(shù)對振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)效果有重要的影響。該文以具有軟弱性和不穩(wěn)定性的軟弱性混合料為壓實(shí)對象，研究振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)施工參數(shù)與控制方法。首先概述振動(dòng)壓路機(jī)的工作原理和振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)原理；然后結(jié)合軟弱性混合料的性質(zhì)，分析振動(dòng)壓路機(jī)在軟弱性路面壓實(shí)施工中的技術(shù)參數(shù)，包括振幅、振動(dòng)頻率、振動(dòng)壓路機(jī)工作速度、振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)能力；在此基礎(chǔ)上，分析振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)的體積生產(chǎn)率；最后，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》，總結(jié)振動(dòng)壓路機(jī)在軟弱性路面壓實(shí)施工中的控制方法。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)壓路機(jī) 壓實(shí) 施工參數(shù) 控制方法

中圖分類號：U412.22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0039-01

振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)質(zhì)量的好壞直接影響著公路、鐵路等工程的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。由于軟弱性混合料風(fēng)化程度的不同，選擇時(shí)既要保證壓實(shí)質(zhì)量，又不能過度壓實(shí)。因此，該文以軟弱性混合料為壓實(shí)對象，分析振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)軟弱性混合料的施工參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上分析振動(dòng)壓路機(jī)路面壓實(shí)的效率和具體控制方法，這是本文研究的重點(diǎn)，也是本文研究的創(chuàng)新所在。

1 振動(dòng)壓路機(jī)的工作原理

振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)是通過振動(dòng)壓路機(jī)外力使被壓實(shí)材料密實(shí)度提高的過程。振動(dòng)壓路機(jī)在公路壓實(shí)施工中，振動(dòng)輪的振動(dòng)作用對路面產(chǎn)生往復(fù)性沖擊，使材料顆粒由靜止轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，摩擦阻力下降，便于顆粒間的緊密接觸，使路面的承載能力相應(yīng)提高。同時(shí)，使用振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)，還應(yīng)考慮滿足壓實(shí)度和經(jīng)濟(jì)性要求的碾壓速度和壓實(shí)遍數(shù)。

2 振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)施工參數(shù)分析與選擇

振動(dòng)壓路機(jī)的參數(shù)組合對軟弱性路面壓實(shí)起著重要的作用，選擇時(shí)既要保證壓實(shí)質(zhì)量，又不能過度壓實(shí)。因此，遵循振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)施工的節(jié)能高效原則，對振動(dòng)壓路機(jī)軟弱性路面壓實(shí)施工的參數(shù)進(jìn)行分析。

2.1 振幅

振幅（）把振動(dòng)壓路機(jī)用支承物架起或千斤頂頂起后，振動(dòng)輪懸空時(shí)測得振動(dòng)輪的振幅，振幅表達(dá)式為：

（1）

式（1）中：

為偏心塊的靜偏心距；

為下車質(zhì)量引起的載荷。

在振動(dòng)壓路機(jī)的實(shí)際施工中的振幅稱為工作振幅（）。振動(dòng)壓路機(jī)最親愛工作時(shí)會產(chǎn)生跳動(dòng)，振幅會增加，此時(shí)，工作振幅是測試振幅的2倍。即：

= （2）

過大的振幅會引起振動(dòng)壓路機(jī)自身的過大振動(dòng)，損壞機(jī)械零件，同時(shí)易使得駕駛者疲勞，也易使軟弱性混合料表面被壓碎成細(xì)顆粒，表現(xiàn)出振松，級配不良，反而減低了壓實(shí)質(zhì)量。

2.2 振動(dòng)頻率

振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)頻率（）與角頻率（）的表達(dá)式為：

（3）

（4）

式（3）中：

為振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)周期；

為激振器的轉(zhuǎn)速。

當(dāng)振動(dòng)壓路機(jī)與軟弱性混合料形成的振動(dòng)系統(tǒng)的二階固有頻率與軟弱性混合料的自然頻率（）相當(dāng)時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)加速度能使得軟弱性混合料顆粒之間的摩擦最小，振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)效果最好。

大多數(shù)軟弱性混合料的自然頻率在18.3～26.7之間，為了獲得更好的壓實(shí)效果，選擇振動(dòng)頻率時(shí)盡量使得=。

2.3 振動(dòng)壓路機(jī)工作速度

對于軟弱性混合料，其黏聚力和內(nèi)摩擦力都比較大，固有頻率為黏土類的1.5倍，因此，需要5次以上的有效強(qiáng)迫振動(dòng)。

3 振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)施工效率分析

在保證軟弱性路面壓實(shí)施工質(zhì)量的同時(shí)，也要考慮振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)作業(yè)時(shí)振動(dòng)壓路機(jī)的生產(chǎn)效率與能量消耗，振動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí)的體積生產(chǎn)率（）。

（5）

式（5）中：

為效率因素；

為時(shí)間利用系數(shù)；

為振動(dòng)輪寬度；

為為振動(dòng)輪碾壓速度；

為壓實(shí)后的填層厚度；

為碾壓遍數(shù)。

設(shè)振動(dòng)壓路機(jī)處于近似連續(xù)工作狀態(tài)，時(shí)間利用系數(shù)，并采用正常的振動(dòng)輪碾壓重疊寬度，則壓實(shí)效率因數(shù)，因?yàn)閴簩?shí)效率與η是有關(guān)聯(lián)的。

4 振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)控制方法研究

在軟弱區(qū)的溫度范圍內(nèi)使用鋼輪壓實(shí)軟弱性混合料是沒有效果的。在這個(gè)溫度區(qū)域進(jìn)行軟弱性混合料碾壓時(shí)，會出現(xiàn)推移和細(xì)裂縫等問題。在鋼輪前面會形成“駝峰”現(xiàn)象，軟弱性混合料會沿縱向緩慢推移，也會向兩側(cè)推移，導(dǎo)致鋪筑層變寬。一般認(rèn)為，在這個(gè)溫度區(qū)域內(nèi)，采用輪胎振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)則不會造成推移現(xiàn)象。

初壓采用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，復(fù)壓采用膠輪振動(dòng)壓路機(jī)，終壓采用振動(dòng)壓路機(jī)。I型細(xì)級配混合料的復(fù)壓溫度一般在100～130 ℃之間，正好處于中溫區(qū)，軟弱性混合料的內(nèi)部穩(wěn)定性不足以維持壓實(shí)作用，不能采用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，因此規(guī)范推薦復(fù)壓宜采用重型的膠輪振動(dòng)壓路機(jī)。

5 結(jié)語

針對具有軟弱性和不穩(wěn)定性的軟弱性混合料，該文提出了具體的振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)施工參數(shù)和控制方法。振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)施工要達(dá)到最佳的壓實(shí)效果，應(yīng)當(dāng)在合理的頻率范圍內(nèi)選擇較高的振幅；合理選擇振動(dòng)頻率，并保證振動(dòng)壓路機(jī)工作速度、振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)能力。同時(shí)，針對軟弱性混合料，應(yīng)該在高溫條件下碾壓，在中溫軟弱區(qū)停止碾壓，等溫度降低到低溫區(qū)時(shí)，再用靜力鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓軟弱性混合料。只有這樣才能使振動(dòng)壓路機(jī)在軟弱性混合料壓實(shí)施工的效率達(dá)到最優(yōu)。

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